））和宽 (2w(米））、经绅度坐标和车辆行驶方向与（正北方）经度的方位角0 (0°《0 < 360° ) 来计算车辆安全边界顶点的经绅度坐标记为A(LatA，LonA)，B(LatB，LonB),C(Late， Lone)，D(LatD，LonD)。（附录；GPS(度，分，秒）每度差11化M，每分差1. 85KM，每秒差31. 8m。 0点到各顶点的距离为rf=。
[0088] 例如LatD等于LatO加上扩展的部巧
秒，然后转换为十进制的坐标
[0094] 该样车辆的四周边界都可W定位到行车地图上。驾驶员可W通过终端屏幕看到本 车的位置和周围车辆的位置。通过他们的距离来勾画车辆在地图上的显示比例。通过判断 本车与邻居集中的地面航向角和借助数字地图，把队列中夹角小于某一角度的邻车集归类 为同一道路行驶的车辆，其他的邻居车辆归类为不同道路上的邻居车辆。
[0095] 如果车辆在直行道路上行驶（非交叉路口），可W按照历史行驶数据、数字地图的 辅助计算本车未来3秒内的轨迹；通过遍历本车的邻居集，本车基于收到的邻居离散轨迹 数据包用插值算法恢复出邻居车辆的轨迹。该方法如下：
[0096] 如图5所示在直道上行驶时，本车往前直行的轨迹预测相对简单，不需要历史数 据的辅助，在已知速度V，加速度a的情况下通过计算公式（1)计算未来n秒内的轨迹坐标 点的位置。
[0097] 如果车辆处于交叉路口，则不同道路上的车辆集非空，通过VANET，感知到周围一 定距离内的车辆，包括非视觉范围内的车辆。
[0098] 在车辆运动模型中，当车速不是很高的情况下，交叉路口可能进行的操作有：直 行、右转、左转。如果可能，借助电子地图判断车辆行驶的车道，或者根据前轮偏转角，判断 车辆的行驶方向。如果车辆转弯，则捜索历史数据中该交叉路口的行驶习惯信息，有则使 用，否则捜索相似路口（根据道路宽度、车辆速度等信息捜索）的历史数据，根据该些历史 数据，判断出驾驶员的行为习惯，辅助预测未来n秒的行驶轨迹。
[0099] 该方法为首先判断车辆在路口的前轮转向角，然后预测驾驶员的行驶路线。此后， 根据历史数据，预测未来某一时刻的前轮转向角等信息。如果历史数据中无该交叉路口的 信息，则捜索相似路口（根据道路宽度、车辆速度等信息捜索）的历史数据，再运用车辆动 力学模型进行预测。根据公式9所表示的模型，只要给出一开始汽车的位置和方位角，就能 够根据已知的几何关系递推的算出汽车几何中屯、任何时刻的位置，然后根据车辆的自身信 息计算安全边界。
[0100] 车辆轨迹预测后，根据步骤（3)所述方法中的碰撞预警算法判断车辆是否有碰撞 的危险，本车辆会根据车辆轨迹预测模型，预测自己未来和邻居=秒的轨迹位置，即车辆四 个顶点构成的矩形区域。通过广播数据包发送自己预测的未来每隔0. 2s的位置、方向信息 和时间信息，一共15个数据集。本车辆根据收到的邻居广播数据包，即收到每个邻居车辆 的数据包里的15个数据集，用插值算法计算该邻居车辆的轨迹，再与本车辆同一时刻的位 置比较，判断安全边界是否重叠，从而判断是否碰撞。该里我们知道一共有=种重叠方式。
[0101] 1)车辆B至少有一个顶点在车辆A的内部，如图10所示
[0102] 2)如果车辆B的顶点都在车辆A的外部，检查重叠的第二个条件是A的对角顶点 至少有一个在B的内部，如图11所示
[0103] 3)判断第S个重叠的条件：无顶点在矩形内部，判断是否二车十字交叉，如图12 所示
[0104] 如果该=种方式都没有发生，那么就认为没有碰撞发生。我们用下面的算法实现 该个判断重叠的功能。A表示本车辆，B表示要判断的车辆
[0105] 遍历B的顶点
[0106] 判断B的顶点是否在A的内部
[0107] 如果是，则说明重叠。
[010引遍历A的顶点
[0109] 判断A的顶点是否在B的内部
[0110] 如果是，则说明重叠。
[0111] 遍历B的四条边 [011引遍历A的四条边
[0113] 判断边是否有交点
[0114] 如果是，说明重叠.
[0115] 在平面内判断一个点P是否在一个矩形（几何中屯、为0)内的算法：
[0116] 遍历矩形的四条边
[0117] 判断边是否与0P边相交 [011引如果否，说明P点在矩形内。
[0119] 在平面内判断二条边是否相交的算法：已知由点A和点B组成的线段1，点C和点 D组成的线段2。算法：
[0120] 判断点A和点B在线段2的两侧
[0121] 判断点C和点D在线段1的两侧
[0122] 两线段相交
[0123] 通过本发明可W知道未来时间内（例如3秒内）是否会发生碰撞的危险，如果有 碰撞的危险，车载终端会动画或者语音提示驾驶员，促使驾驶员作出准备。
【主权项】
1. 一种基于车联网技术的碰撞检测预警方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 采集车辆信息和行驶信息； (2) 根据车辆的历史行驶数据和电子地图的辅助以及车辆现有行驶信息建立轨迹模型 预测未来η秒内车辆的轨迹； (3) 车辆间通过无线收发模块接收和发送车联网广播协议数据包获知周围汽车的轨迹 信息； (4) 本车根据未来η秒内所有时刻点车辆的安全边界判断是否存在与周围车辆发生碰 撞的危险，当存在发生碰撞的危险时进行预警；其中，车辆抽象成矩形。2. 根据权利要求1所述的基于车联网技术的碰撞检测预警方法，其特征在于，所述轨 迹模型为直道轨迹模型：S = + W2，其中，s为从当前时刻到未来t时刻内车辆所走 过的的距离，V为当前的车辆行驶速度，a为当前车辆的加速度，V为当前的车辆行驶速度， a为当前车辆的加速度。3. 根据权利要求1所述的基于车联网技术的碰撞检测预警方法，其特征在于，所述轨 迹模型为弯道模型：Δ =R1* ω，其中，Λ是tk到tk+jt间内车辆所走过的的距离，ω是 车辆的横向角速度，R 1是车辆的后轮的转弯半径。4. 根据权利要求1所述的基于车联网技术的碰撞检测预警方法，其特征在于，所述轨 迹模型为数字地图及历史数据辅助的轨迹模型，其分为两种场景： (A) 直道上的变道预测：当驾驶员在直道上变道时，检测到前轮转向角超过一定角度， 即认为即将变道；从历史数据中搜索同一路段或相似路段上驾驶员的行驶习惯和车辆发出 的转向灯信号预测未来某一时刻的前轮转向角信息； (B) 交叉路口预测：借助电子地图判断车辆行驶的车道，以此辅助判断行驶方向；如果 电子地图不支持此种判断，则首先判断车辆在路口的前轮转向角，然后预测驾驶员的行驶 路线；从历史数据中搜索同一路口或相似路口驾驶员的行驶习惯预测未来某一时刻的前轮 转向角信息。5. 根据权利要求1所述的基于车联网技术的碰撞检测预警方法，其特征在于，所述车 辆通过无线收发模块广播自身未来η秒内车辆的轨迹；当车辆收到周围车辆的信息后，使 用插值算法预测其它车辆未来η秒内任何时刻的位置，再与本车辆同一时刻的位置比较， 判断安全边界是否重叠，从而判断是否碰撞。6. 根据权利要求5所述的基于车联网技术的碰撞检测预警方法，其特征在于，所述步 骤（4)中将所述矩形向外扩充得到车辆的安全边界，判断两车的安全边界是否重叠，从而 判断是否存在碰撞危险。7. 根据权利要求1所述的基于车联网技术的碰撞检测预警方法，其特征在于，所述车 辆的历史行驶数据是根据步骤（1)中采集的车辆信息和行驶信息结合场景信息存储在历 史数据库中的。
【专利摘要】本发明涉及一种基于车联网技术的碰撞检测预警方法，包括以下步骤：采集车辆信息和行驶信息；根据车辆的历史行驶数据和电子地图的辅助以及车辆现有行驶信息建立轨迹模型预测未来n秒内车辆的轨迹；根据未来某时刻点车辆的安全边界判断是否存在发生碰撞的危险，当存在发生碰撞的危险时进行预警，其中，车辆间通过无线收发模块接收和发送车联网广播协议数据包获知周围汽车的轨迹信息。本发明能够及时提醒驾驶员规避危险，在保证安全的前提下提高车辆的通行效率。
【IPC分类】G08G1/16
【公开号】CN104882025
【申请号】CN201510242874
【发明人】黄秋波, 刘飞
【申请人】东华大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月13日